글쓴이 : 현시창

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제목엔 방어대응이라 하였는데...

공중전이나 지상침투등 전투기가 처할 수 있는 전술환경에서 만약 적이 공격을 가해왔을 경우 전투기가 대응할 수 있는 모든 방어선택지를 뭉뚱그려 방어대응이라 표현했을 뿐입니다. 댓글을 통해 언급은 했지만 이 부분에 대해 정확한 이해를 가지고 있는 분들도 소수고, 당연히 댓글을 달아도 명확하게 이해해서 넘어가는 분도 별로 없으셔서 도움이 될까하고 간략하게 언급하겠습니다.

1> 탐지대응

전투기가 작전에 임하며 제 몸을 지키는 가장 효과적인 수단은 일단 적의 레이더에 최대한 포착되지 않는 겁니다. 이것이 전투기가 취하는 모든 방어적 대응의 궁극적인 목표이자 이유가 됩니다. 적의 눈에 띄이지 않으면 공격당할 일도 없습니다. 이를 위해 물리적 대응과 전자적 대응을 할 수 있습니다.

1-1> 물리적 대응

물리적 대응이란 간단히 수평선 효과를 이용해 지표면 아래로 숨어 레이더의 시야에서 벗어나는 방법입니다. 일례로 1000피트정도의 저고도 침투를 하는 항공기에 대응한 해발고도 1000피트에 위치한 레이더는 120Km쯤이나 되어야 항공기를 포착할 수 있습니다. 그나마도 각종 클러터를 제거해야 하기 때문에 실제론 100Km쯤이나 되야 항공기를 포착할 수 있습니다.

만약 여기에 더해 실시간을 지형을 추적해 고도 60m라는 미친 수준으로 짝 달라붙어 비행을 한다?

그렇게 되면 지상탑재 레이더로는 기껏해봐야 50~60Km수준의 탐지거리 확보만이 가능할뿐 아니라. 한반도같은 산악지형에서라면 항공기가 골짜리를 타고 비행한다면 탐지가 안되는 거고. 산악 특유의 난반사된 전파를 필터링하기 때문에 간혹 산골 위로 잠깐 드러나더라도 필터링당하고 맙니다. 특히 구식 CW(연속파)레이더나 모노펄스 레이더 같은 물건이라면 대응할 방법이 없습니다. 그리고 그걸 세상에서 제일 잘했었고, 지금도 잘하고, 잘할 물건이...우리나라에 있죠.

아무튼 이런 저공, 지형침투 비행은 꽤 효과적인 방식이죠. 단점이라 한다면 저고도에 위치하기 때문에 대응 출격한 요격기의 요격에 취약해지지만. MTI와 MTD능력을 장착한 펄스 도플러 레이더가 등장하기 전까진 하방탐색(룩다운)능력이 없는 것이나 다름 없기 때문에 상대 요격기 역시 지상관제를 받아 고도를 낮추고 육안으로 식별하는 방법뿐이었습니다. 이 때문에 이 시기는 우리가 아는 거의 모든 종류의 저고도용 자주방공포 혹은 맨패드 샘이 경쟁적으로 개발되던 시기였습니다. 아울러 초저공 침투의 궁극에 달한 전술기 역시 나타나는 시기죠.(스트라이크 이글이 그 대표주자입니다.)

룩다운 모드를 갖춘 펄스 도플러 레이더가 보편화되면서부터 상대적인 고고도에 위치한 요격기의 요격이 매우 부담스러워지기 시작했고, 절정에 달한 방공병기에 의해 이러한 저고도 침투방식 역시 가치가 희미해졌습니다.(물론 존재가 희미해졌다고 가치가 없다고 볼 수는 없습니다. 고도를 이용한 침투전술은 여전히 가치가 높습니다. 우리가 아는 스텔스 전투기조차도 여전히 고도를 이용한 레이더의 사각을 이용하는 방식을 미션에 적극적으로 이용하고 있습니다.)

1-2> 전자적 대응

그에 따라 전자적 대응방식이 더더욱 큰 주목을 받게 됩니다.

바로 레이더를 피할 수 없다면 속이면 되지 않겠는가?란 발상입니다.

레이더의 탐지를 피하기 위한 혹은 최대한 지연시키기 위한 전자적 대응방식엔 소음 방식(noise jamming)과 기만방식(deceptive jamming)이 있습니다. 이중 기만방식은 좀 더 직접적이고 개별적인 방어형식에 속하고, 군체에 대한 피탐지 대응방식이라 한다면 소음 방식을 택하는 것이 보통입니다.

크게 스팟 재밍과 베러지 재밍이 존재합니다.

이중 스팟재밍은 이름 같이 협대역 주파수에 대응해 소음신호를 쏟아내는 방식입니다. 사전 입수한 정보에 따라 적 레이더의 중심주파수를 중심으로 한 변조가능한 모든 협대역 주파수에 소음신호를 되돌려 주는 방식을 통해 먹통을 만들게 됩니다.

반면 베러지는 탄막이란 말답게 소음을 쏟아내는 주파수가 월등히 넓습니다.

사전 입수한 정보가 적어서 적성 레이더의 중심주파수를 특정하기 어렵거나, 각기 사용 주파수대역이 다른 다종다양한 레이더에 대응할 때 사용하는 방식입니다. 동시에 최대한의 모든 주파수 대역에 노이즈 신호를 방출하기 때문에 소음신호의 출력이 약해질 수 밖에 없습니다. 이러한 단점을 보완한 것이 스윕재밍입니다.

바꿔준다는 말답게 여러 주파수 대역에 대한 소음신호를 랜덤 혹은 순차적으로 발생시킵니다. 간단히 말해 스팟재밍을 여러대역에 걸쳐 랜덤 혹은 순차적으로 발생시키는 방식입니다. 보통 스팟 재밍의 경우 대역이 좁다보니 단일 종류 레이더에나 통할 뿐이고, 베러지 재밍은 넓은 대역에 신호를 뿌리다보니 출력이 떨어지게 됩니다. 자연히 요즘엔 스윕재밍을 많이 쓰게 됩니다.(이 말은 곧 후술할 출력빨만이 아니라, 주파수 도약을 누가 빨리 하느냐 싸움이기도 한 겁니다.) 

이러한 소음방식 재밍은 기본적으로 레이더의 가장 기본인 전파의 수신감도는 거리의 4승에 반비례한다는 원리를 이용하는 방식입니다. 레이더는 자신이 쏘아낸 전파가 되돌아와야 탐지할 수 있습니다. 그런데 자신이 쏘아낸 전파와 비슷한 대역 주파수를 가진 더 강한 잡신호가 되돌아온다면 탐지할 수 없겠죠.

따라서 이러한 소음방식 재밍은 기본적으로 출력싸움입니다.

눈치를 챈 분도 계시겠지만, 이런 노이즈 방식은 기본적으로 전문적 전자전기가 택하는 전자대응방식입니다. 특히 대출력 재머를 갖춘 대형 전자전기. 그러니까 보통 스텐드 오프 전자전기라 불리우는 전문적인 전자전기들이 사용하게 됩니다.

특히나 워낙 출력이 빵빵하다보니 송사리같은 전투기 레이더따위 먹통으로 만들기에 충분하다보니 이 분야의 최선진국 미국에 대응하던 소련의 일견 답답해 보이는 지상관제 방식이 멍청해서가 아니라, 필수적인 방식이라는 걸 알 수 있죠. 출력빨로 노이즈를 뚫어버릴 수 있는 건 지상레이더가 거의 유일무이하니까 말이죠.

그럼에도 불구하고 이러한 노이즈를 발생시키는 전문적 전자전기를 대동한 스트라이크 패키지는 지금도 활용중입니다. 이유는 다수의 편대군을 적 레이더의 탐지로부터 지켜줄 수 있는 유일한 방안이기 때문입니다.

대출력 레이더를 보유하더라도 어찌되었든 탐지거리를 줄이는덴 효과가 일을뿐더러 상대방 레이더보다 주파수 도약 속도가 훨씬 빠르다라고 한다면 스윕재밍을 통해 필요한 대역에 대해 더욱 높은 출력을 집중시킬 수가 있습니다. 따라서 지금까지도 원격전자전기가 아군의 항공기를 보호해주기 위해 택하는 가장 기본적이고 거의 유일한 재밍방식입니다.

2> 피탐지대응

탐지되지 않기 위한 노력을 하더라도 결국은 탐지되기 마련입니다.

탐지가 되면 이후엔 요격을 받게 됩니다. 여기에도 여러 대응방안이 있는데...

우선 RWR과 일체화된 전자전 방어체계가 존재합니다. 즉, 아까 설명한 기만재밍을 시도하는 전자방어체계를 작동시키는 것입니다.

2-1> 재밍

앞서 언급한 기만재밍을 취합니다. 속도, 방위, 거리등을 기만하는 변조신호를 내보내게 됩니다.

이 매커니즘을 설명하려면 레이더 기초부터 다시 설명해야 하니까 이건 넘기겠습니다. 다만 기본적인 원리는 적의 레이더 신호를 흉내낸다는 것입니다. 일정한 주파수에 펄스 패턴을 가진 레이더 신호가 나(전투기)에게 맞고 굴절되어 되돌아가면 적은 그 반송신호를 해석해 나의 방위와 거리와 속도를 알 수 있게 됩니다.

그 말은 그 반사신호를 흉내내서 되돌려보내주면 적은 속을 수 밖에 없다는 뜻도 됩니다.

PRF를 복사한 신호를 여러개 반송시키면 거리를 기만하게 되고, 복사한 펄스를 RPF변조시켜 내보내면 속도를 기만하게 되며, 스캔 패턴을 복사해 그 반대방향 패턴신호를 보내면 각도를 기만당하게 됩니다.

따라서 이러한 기만은 얼마나 적 레이더를 흉내 잘 내냐의 문제가 됩니다.

전자전용 프로세서나 DRFM(Digital radio frequency memory)등이 중요하다란 이야기가 나오는건 이 때문입니다. 적의 방사패턴을 메모리에 복사한후 고속으로 분석해 동일한 신호를 방사해야 하니까요. 보통 레이더가 전파를 송신하고 난후, 수신을 하기 위해 기다리는 시간이 밀리세컨드 단위입니다. 그러니 적을 속이려면 적이 수신을 하기 위해 기다리는 그 밀리세컨드 동안 신호를 복사해서 내보내줘야 합니다. 결코 쉬운 일이 아니죠.

그리고 이런 레이더 기만에 대응하기 위한 조건이 바로 주파수 도약과 PRF의 변조, 그리고 높은 출력과 높은 이득율을 꼽습니다. 그리고 이 모두가 바로 AESA의 강점으로 꼽히는 부분입니다. AESA는 단순히 기존 레이더보다 멀리 보는데 유리할뿐만이 아니라, 속여먹기에도 더러운 레이더입니다.

2-2> 전자전 방어체계

이러한 재밍을 해주는 전자전 방어체계는 크게 외장형과 내장형으로 나뉩니다.

그게 뭔지는 다들 아실테고...특기할 점으로 전자전 포드의 경우 주로 주익하부에 달게 되기 때문에 신호 수신에 있어 한계가 존재하게 됩니다. 즉, 주익 위에서 날아오는 신호에 대해선 무력하다는 겁니다.

이쯤 되면 제가 뭘 말씀드리려는지 아실테니 넘어가겠습니다.

3> 방어대응

3-1> 회피 및 대응기동

위의 여러 방안을 통해서 방어를 한다해도 결국 탐지가 될 것이고, 그렇게 되면 공격을 당하게 됩니다.

따라서 방자는 자체 전자전체계를 이용해 전자전을 거는 것은 물론 이에 대응하기 위한 방어기동을 취하게 됩니다. 대표적으로 빔 기동 혹은 3-9기동으로 알려진 적의 레이더에 대해 수직을 유지하는 기동을 취하는 것입니다.

이는 사실상 현대 모든 레이더가 채용하는 도플러 편이 효과의 맹점을 이용하는 기동입니다.

적의 레이더에 대해 계속해서 수직을 유지하게 된다면 도플러 편이량은 0에 수렴하게 되며, 도플러 편이가 드러나지 않는 보기는 곧 MTI에 의해 필터링되버립니다. 즉, 없는 물건 취급당하게 되는 거죠. 특히 모든 펄스 도플러 레이더가 룩다운 모드를 활용하기 위해 채용한 MTD는 항공기 하방에 흐르게 될 구름, 새, 안개, 파도등의 도플러 편이를 일으키는 표적조차 모조리 필터링하게 됩니다.

따라서 수직에 가깝게 비행을 지속하게 되면 상대방 레이더는 필터링을 통해 다 잡은 표적을 상실하게 됩니다. 물론 이러한 수직기동을 수치적으로 정확하게 취할 수는 없습니다. 따라서 이러한 방어기동의 성공률은 상대방의 레이더가 얼마나 저질(?)인가와 방어기의 RWR이 얼마나 신호방사원의 방위와 거리를 정확하게 특정지어줄 수 있느냐에 따라 달라집니다. 

특히 PRF를 조절함으로서 도플러 편이량이 낮더라도 표적을 검출할 수 있으므로 그를 지원함은 물론 파일럿이 원하는 정보를 정확하게 얻어낼 수 있는 모드를 갖춘 레이더라면 이러한 빔기동 역시도  상당부분 무력화될 수 밖에 없습니다.(즉, 전자전 능력이 좋은 미군기가 막연히 러시아 전투기보다 세다고 평가하는 부분은 바로 이런 애매한 부분을 에둘러 표현한 것입니다만. 실제론 생과 사를 가를 정도의 엄청난 차이라는 것을 인식해야 합니다. 속도가 더 빠르고, 미사일을 2발 더 장착하니 마니따위 이 차이 앞에선 아무런 의미가 되지 못 합니다. 전자전 지원능력이 좋은 전투기는 공격력도 세고, 방어력도 셉니다.)

이러한 빔기동은 방어기를 락온한 공격기를 피할 때도 쓰지만, 마찬가지로 소형 레이더라 할 RF시커를 갖춘 공대공 미사일 혹은 지대공 미사일에도 통용됩니다.

3-2> 회피용 소모품

이러한 빔기동등을 그냥  맨몸으로 하는 것은 아닙니다.

바로 채프등을 뿌려가면서 시도하게 됩니다. 보통 채프를 알루미늄 호일을 뿌린다고까지는 아시지만, 실상 이것만으로는 부족합니다. 적의 레이더를 기만하려면 적 레이더가 사용하는 중심주파수대역을 알아야 합니다. 그리고 그 주파수대역에 맞는 길이로 호일을 잘라서 뿌려야 됩니다. 단순히 그냥 막 뿌리는게 아니란 말이죠. 따라서 채프조차도 정확하게 효과적으로 뿌리려면 RWR이 좋아야 한다는 것...

그리고 이 채프의 경우 한번 뿌려지면 당연히 발사모기와는 현격한 속도차이가 나게 됩니다. 구름 처럼 뿌려진 공역에 머물게 되므로 도플러 레이더 입장에선 멈춰있는 것이나 다름 없고, 당연히 필터링 시켜 버리게 됩니다. 즉, 일반적인 상황에선 채프는 뿌려봐야 도플러 레이더 상대로는 먹통에 불과합니다.

따라서 제가 바로 위에 언급한 빔 기동처럼 도플러 편이량을 줄이는 방어기동과 함께 써먹어야 효용이 생깁니다. 빔 기동을 하게 되면 상대방은 PRF를 낮춰서 도플러 편이량 필터링을 낮추게 되며 그리 되면 필터링 되버리던 채프도 상당한 효용을 가지게 됩니다. 아울러 그보다 멍청한 액티브 RF센서를 갖춘 미사일이라면 더더욱 잘 속겠죠. 그러니 괜히 암람을 두고 그보다 사거리 더 길고, 물리적 성능 더 좋은 다른 미사일보다 더 우수하다고 평하는게 아닙니다. 적어도 암람의 자체 유도 알고리즘은 훨씬 알차서 잘 안 속을게 뻔하거든요. 

3-3> 견인식 기만체

자, 여태껏 써온 여러 전자기만방식은 결론적으로 레이더를 속이는 방식입니다. 그걸 반대로 말하면 날 속이고 있다는 걸 알 수도 있습니다. 그래서 아예 HOJ(home on jamming)이라 하여 재밍신호를 발산하는 녀석에게 달겨드는 모드도 생겨났습니다. 암람의 경우에도 이 HOJ모드가 존재하죠.

따라서 기만신호를 내보냄과 동시에 빔기동과 채프를 뿌려대는 전투기 상대로 꽤 놀라운 명중률을 확보할 수 있게 되었습니다. 도플러 편이량이고 뭐고, 기만신호만 따라가면 되니 앞에 설명한 모든 기능이 무효가 됩니다.(재밍을 하지 않으면 되지만, 다음 제2격을 뭘로 막을것이냐?라고 하면 꽤 깝깝해지는 측면도 있고요.)

결국 전투기 대신 기만신호를 대신 흘려주는 재머를 견인하고 다니면 되겠다란 구상이 나오게 됩니다.

특히 이런 견인 디코이는 전투기에게 견인되기 때문에 전투기와 동일한 속도를 확보할 수 있게 되었고, 당연히 도플러 편이에 따라 필터링되는 허위표적과는 분명이 구분되게 되어 레이더 입장에선 실제 표적(방어기)와 미끼를 구분할 수 없게 합니다.

다만 단점이 존재하는데, 우선 케이블을 통해 견인되기 때문에 항공기가 높은 하중배수를 거는 기동을 구사할 수 없게 됩니다. 빔 기동의 경우에도 상대방 레이더와 내가 가까워질 수록 턴을 하게 되면 구심점 역시 그에 비례해 짧아져 더더욱 대가리(기수)를 가파르게 돌려야 됩니다. 즉, 하이G기동이 필수적이 되므로 나와 상대방이 가까이 붙을수록 이 견인형 디코이는 효과를 발하기가 어려워집니다.

또한 디코이 자체의 크기가 작습니다. 재머를 스피커라고 친다면 디코이는 이어폰만한 사이즈에 불과하기 때문에 기만신호의 출력이 작을 수 밖에 없습니다. 따라서 효과를 발휘하자면 기만상대가 또 가까이 붙어줘야 됩니다. 따라서 전투기 자체의 내장, 혹은 외장 포드에 비하자면 효과가 작을 수 밖에 없습니다. 게다가 위에 설명한 조건을 생각하면 아주 이율배반적인 조건이죠. 가까워도 안되고, 멀어도 안되고...(어쩌라고?)

따라서 4.5G(타이푼, 라팔, 슈퍼호닛등)전투기들이 이러한 최첨단 디코이 체계를 장착하고 다니며 거봐라, 우린 이런 것도 메달고 다니니 5세대 F-35부럽지 않다고들 광고를 때리는데...제가 여태껏 설명드린 것을 받아들이셨다면 빤히 아시는 거겠지만...

이 견인형 디코이도 제대로 써먹을 수 있는 조건을 갖춘 전투기는 5세대 전투기, 간단히 말해 스텔스 전투기뿐입니다. 이어폰만한 신호로도 스텔스 전투기라면 상대방을 충분히 속일 수가 있습니다. 스텔스 전투기에 반사된 미약한 신호조차도 최대한 귀기울이는 상대방에겐 이어폰에서 나는 소리라도 충분히 들릴 수 밖에 없거든요.

고로 노이즈건 기만이건, 디코이건 나발이건 스텔스 전투기는 반사시키는 신호 자체의 강도가 떨어지므로 재밍신호의 강도가 떨어져도 효과를 얻을 수 있습니다. 일반 전투기라면 100이란 출력의 재밍신호를 발산해야 하지만, 스텔스라면 1이란 출력으로도 충분합니다. 더 먼거리에서부터 전자적 지원을 받을 수가 있게 되고, 당연하지만 더 근거리에서도 상대방을 속일 수 있습니다. (그러니 미국이 스텔스 전투기가 훨씬 저렴하다고 방구를 뀌는 건 당연한 이야기입니다. 실제로도 쌀 수 밖에 없어요.)

자, 이제 전자적 차원에서의 전투기 방어전술에 대해 알아봤습니다.

남은 건 육안대응, 그리고 적외선 그리고 자외선에 대응하는 방식이 있는데. 육안대응은 뭐 고전적인 개싸움이라는 건 다들 아실테고. 적외선과 자외선에 대응하는 방식은 대충 다들 잘 아실테니 넘어가겠습니다.(플레어니 DIRCM이니 검색하시면 요즘에야 정보천국이니까.)

저도 귀찮아서 여기까지 쓰겠습니다...